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【题目】(11分)小明家电热水器的简化电路图如图所示,Sl是手动开关,置于热水器水箱外部;S2是温控开关,置于热水器水箱内部,当水温低于40℃时自动闭合,达到40℃时自动断开;R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。使用时,手动闭合开关Sl,电热水器开始工作。电热水器部分参数如表所示。
(1)电热丝R1的阻值是多少?
(2)加热时流过电热丝R2的电流是多少?
(3)假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50 mln,则电热水器的效率是多少?【水的比热容为4.2×l03J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3】
【答案】(1)220Ω;(2)8A; (3)70.7%。
【解析】(1)当只有S1 闭合时,R1 单独工作,用电器处于保温状态;
由P=U2/R可得:R1 =U2/P保温=(220V)2/220W=220Ω;
(2)当两开关都处于闭合状态时,两电阻并联,处于加热状态,
R2 的功率为P2 =P-P1 =1980W-220W=1760W,
由P=UI可得电热丝R2 的电流是:I2 =P2/U=1760W/220V=8A;
(3)根据题意可知,Q=4.2×106 J,
由P=W/t可得消耗的电能:W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106 J
热水器的效率为:η=Q/W×100%=4.2×106J/5.94×106J×100%≈70.7%
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